Niklas Dahrén

Bered en buffertlösning

Grundprincipen vid beredning av en buffertlösning

ü  Närviberederenbuffertlösningblandarviensvagsyrameddesskorresponderandebas(denbassomsyranocksågerupphov5llnärprotolyseras).

ü  Acetatbufferten:Envanligbuffertbildasnärvit.ex.blandarsyran”ä@ksyra”(HAc)medbasen”natriumacetat”(NaAc).Detärdockenbartacetatjonerna(Ac-)isaltetNaAcsomfungerarsomenbasochdärförkanvibortsefrånnatriumjonernaochenbartskrivaAc-ifortsäIningen.Denbuffertsombildasbrukarkallasfören”acetatbuffert”.

Syra Bas

BuffertmedhögtpH

BasSyra

Buffertmed

lågtpH

ü  Propor<onernaavgörbuffertenspH-värde:OmvitarmycketavsyranjämförtmedbasenkommerpH-värdetblirlågt.OmvidäremottarmycketavbasenjämförtmedsyrankommerpH-värdetblihögt.

ü  Detblirdockbästbuffertverkanomvitarungefärlikastormängdavsyranresp.avbasen.

När vi blandar syran med basen minskar koncentrationen av båda dessa (späds ut)

50ml0,10MHAc 100ml0,10MAc-150mlbuffertlösning:0,033MHac0,067MAc-

c2(HAc):c1.v1/v2=0,10M.0,050dm3/0,150dm3=0,033Mc2(Ac-):c1.v1/v2=0,10M.0,100dm3/0,150dm3=0,067M

Syran:ÄJksyra

Basen:Acetatjoner(natriumacetat)

Buffertlösningen:ÄJksyra+acetatjoner

Buffertformeln

c2 av syran

c2 av basen

pH = − log10 H+"# $%

Vätejonkoncentrationen

Syrakonstanten

MedhjälpavbufferQormelnkanviberäknavätejonkoncentra5onen(oxoniumjonkoncentra5onen)ochsedankanvimedhjälpavföljandesambandberäknabuffertenspH-värde:

Protolys av ättiksyra och beräkning av ättiksyrans syrakonstant

ü  FormelföraTberäknasyrakonstanten:

HAc H++Ac-ü  ProtolysaväJksyra(2olikaskrivsäT):

HAc+H2O H3O++Ac-

Syrakonstantenvisarhurstarksyranär.EIlågtvärdevisaraIjämviktsekva5onenärförskjutenåtvänsterochaIvidärförharenlågkoncentra5onavvätejoner/protoner(H+)ilösningeneZersomsyranenbartharprotolyserats5llvissdel.ÄJksyraärensvagsyraochharsyrakonstanten:1,7.10-5.

Närvi5llsäIerä@ksyra(ifastform)5llenvaIenlösningkommerä@ksyranbaraprotolyseras5llvissdel(detärensvagsyra).Acetatjonernasombildasfungerarsombaserochplockaruppvätejoner/protonervilketinnebäraIvieZerenlitenstundkommerfåenjämviktdärreak5onengårlikafortåtbådariktningarna.

Uppgift: En acetatbuffertlösning bereds genom att 50 ml ättiksyra (HAc) med koncentrationen 0,10 M blandas med 100 ml av basen natriumacetat (NaAc) med koncentrationen 0,15 M. Ka för ättiksyran är 1,7*10-5. Vad

blir pH-värdet i bufferten?

Lösning:1.  RäknauträIkoncentra5on(c2)avsyranresp.baseneZeraIsyranochbasenharblandatsmedvarandra

(dehardåblivitutspäddamedvarandra).VianvänderspädningsformelnföraIgöradeIa(c1.v1=c2.v2).VisäIerindekändavärdenaiformelnochräknarsedanutc2genomaIskrivaomspädningsformeln.

C1 V1 C2avHAc V2

0,1M 50ml=0,050dm3 50ml+100ml=150ml=0,150dm3

=. .0,10.0,050/0,150=0,033M

C1 V1 C2avAc- V2

0,15M 100ml=0,100dm3 0,15.0,100/0,150=0,1M

50ml+100ml=150ml=0,150dm3

=

HAc:

Ac-:

. .

Forts.lösning:2.  VisäIernuindekändavärdenai”buffer]ormeln”ochräknarutvätejonkoncentra5onen.3.  IsistastegetsäIerviindenberäknadevätejonkoncentra5oneni”pH-formeln”ochräknarutpH-värdet.

.

0,033M0,1M

_________=5,61.10-6[H+]=1,7.10-5

pH = − log10 H+"# $% pH=-log[5,61.10-6]=5,25

Svar:pH-värdetavvårbuffertblir5,25.

.

Med hjälp av ”den omskrivna buffertformeln” kan vi enkelt göra en buffert med rätt pH-värde

ü  Närvibereder(<llverkar/blandar)enbuffertlösningvillvigöraenbuffertlösningsomhareIpH-värdesomäranpassat5lldemolekylersomviskalaboreramed.T.ex.kaneIfelak5gtpH-värde(förhögtellerförlågt)påverkajon-ochvätebindningarmellansidokedjornaieIprotein(p.g.a.aIladdningarändras)vilketinnebäraIproteinetdenatureras,förlorarsin3D-strukturochdärmedocksåsinfunk5on.

ü  MedhjälpavdenvanligabufferQormelnkanvi(somharvisats5digare)beräknavilketpH-värdeenbufferthar.MendetkännssomonödigtarbeteomviförstskagissavilkavärdenviskasäIainibuffer]ormelnföraIviskafåräIpH-värdepåvårbuffert.Detblirenmassaonödigaberäkningar5llsvikommerfram5llräIpropor5onermellansyranochbasen.

ü  IställetkanviskrivaombufferQormelnochförenkladenenaning.VikandåpåeImycketenkeltsäIberäknahurmycketviska5llsäIaavsyranresp.basenföraIfådetpH-värdevivillaIbuffertenskaha.

Den omskrivna buffertformeln

c2 av syran

c2 av basen

ü  DenhärformelnvisaraTförhållandetmellanH+ochKaärlikasomförhållandetmellansyranskoncentra5onochbasenskoncentra5on.Denomskrivnabuffer]ormelnanvändervinärviskaberedaenegenbuffertmedeIspecifiktpH-värdeochintevillhållapåochtestaossfram!

Vätejonkoncentrationen

Syrakonstanten

Buffer&ormeln:

Den omskrivna buffertformeln

ü  c1ärlikaförbådesyranochbasenomviutgårfrånstamlösningaravsyranochbasensomharsammakoncentra5on,t.ex.aIbådaharkoncentra5onen0,1M.MiI5psäraIgöradeteZersomalltblirmycketenklaredå!

ü  v2ärlikaförbådesyranochbaseneZersomtotalvolymeneZerspädningen(c2)blirlikaförbådesyranochbasenomviblandardessamedvarandra.

ü  Slutsats:Detendasomskiljermellansyranochbasenäralltsåv1,vilketärdenvolymvitaravsyran

ochbasen5llvårbuffertlösning.DeIaledeross5llenännuenklarebuffer]ormel…

Vätejonkoncentrationen

Syrakonstanten

Den omskrivna och förenklade buffertformeln när vi vill bereda buffertlösningar

v1(syra)[H+]Ka v1(bas)

=

ü  OvanståendeformelanvändsföraTberäknavolymförhållandetmellansyranochbasennärviskagöravårbuffertlösning.Omvidelarvätejonkoncentra5onenmedKa-värdetfårviutvolymförhållandetmellansyranochbasen(i%).Vivetdåhurviskagå5llvägaföraIkunnagöraenbuffertmeddetavseddapH-värdet.

ü  Dennaformelfungerardockenbartomviutgårfrånstamlösningaravsyranochbasenmedsamma

koncentra5on(c1skaalltsåvaralikaförbådesyranochbasen).

Obs.c1måstevaralikaförsyranochbasenföraIdennaformelnskafungera.

Tillvägagångssätt vid beredning av en buffert 1.   Görstamlösningar:FörstastegetäraIberedaenstamlösningavensyraresp.enstamlösningavenbas

medsammakoncentra5on(detblirmycketenklaredå!).T.ex.ensyraresp.enbasmedkonc.0,1M.2.   BestämlämpligtpH-värde:VibestämmersedanvilketpH-värdevivillaIbuffertlösningenskaha.Tex.pH-

värdet4,7.3.   Räknautvätejonkoncentra<onen:Viräknarutdenvätejonkoncentra5onvårtvaldapH-värdemotsvarar,

medhjälpavföljandeformel:[H+]=10-pH

4.   Räknautvolymenavsyranresp.basen:ViräknarnuuthurstorvolymviskahaavsyranjämförtmedbasengenomaIanvändadenomskrivnaochförenkladebuffer]ormeln.Videlaralltsåvätejonkoncentra5onenpåKa-värdet.Vifårdåutiprocenthurstorvolymavsyranviskahajämförtmedbasen.

5.   Bestämtotalvolymochberedbufferten:Vibestämmerlämpligtotalvolymavbuffertenochräknaru5fråntotalvolymenutt.ex.hurmångamlviskahaavsyranresp.avbasen.Tillsistblandarvisyranmedbasen.

Uppgift: Bered minst 500 ml acetatbuffert med pH-värdet 6,3. Utgå från

stamlösningar av ättiksyra och natriumacetat som båda har konc. 0,2 M. Ka för ättiksyra är 1,7.10-5. Hur stor volym ättiksyra resp.

natriumacetat ska vi tillsätta till bufferten för att få rätt pH? Lösning:1.  VibörjarmedaIräknautdenvätejonkoncentra5onsombehövsföraIfåpH-värdet6,3.

2.  ViräknarnuuthurstorprocentuellvolymviskahaavsyranjämförtmedbasengenomaIanvändadenomskrivnaochförenkladebuffer]ormeln.Videlardåvätejonkoncentra5onenpåKa-värdet:

[H+]=10-pH=10-6,3=5,01.10-7mol/dm3

5,01.10-7/1,7.10-5=0,029=2,9%

Ovanståendebetyder:Omvihar100mlavbasensåskaviha2,9mlavsyran(=2,9%).Vibehöverminst500mlbuffertideIaexempelsådärförärdetlämpligtaItat.ex.490mlavbasenoch14,2mlavsyran(=2,9%).Eller486mlavbasen+14,1mlavsyran(=2,9%).

Svar:Viblandart.ex.490mlavbasenoch14,2mlavsyran.DåblirpH-värdet6,3.

SegärnaflerfilmeravNiklasDahrén: hTp://www.youtube.com/Kemilek<oner

hTp://www.youtube.com/Medicinlek<oner